特高壓過電壓課件

1、交流1000kV輸電一.特高壓輸電的必要性 1.電壓等級交流輸電:高壓 HV ： 220kV及以下超高壓 EHV：交流330kV750kV 特高壓 UHU :交流1000kV及以上通常把10001150kV這一級電壓稱為百萬伏級特高壓，簡稱特高壓。電壓等級直流輸電: 高壓直流 HVDC 600kV及以下 特高壓直流 UHVDC 600kV以上2.發(fā)展特高壓的必要性1）電力快速發(fā)展的需要我國現(xiàn)有裝機(jī)總?cè)萘亢偷?020年預(yù)計(jì)的裝機(jī)總?cè)萘堪l(fā)電裝機(jī)容量今年增加7000萬kW，明年增加8000萬kW，后年7000萬kW，三年將增2.2億千瓦 440GW2019年510GW2019年1000GW2020年

2、預(yù)計(jì)到2020年，用電量突破6萬億千瓦時(shí). 裝機(jī)總?cè)萘砍^12億千瓦, 在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上翻一番多。2）資源和電力負(fù)荷分布不均衡，需要大容量長距離2)資源和電力負(fù)荷分布不均衡水能、煤炭主要分布在西部和北部，能源和電力需求主要集中在東部和中部經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。 2/3的水能資源在四川、云南和西藏3/5的煤炭資源在晉陜蒙負(fù)荷中心3）輸電特高壓輸電容量大 線路的自然傳輸功率與電壓的平方成正比與線路波阻抗成反比。 P=U2/Z特高壓輸電特點(diǎn)：遠(yuǎn)距離、大容量輸電330kV： 100-300km ；30-100萬kW500kV： 200-500km ；100-200萬kW765kV： 300-800km ；200

3、-400萬kW1150kV：500-1500km ；400-800萬kW 特高壓輸送容量大 1100 kV線路的輸送容量大約為500 kV線路的5倍。4)聯(lián)網(wǎng)綜合效益3）加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到調(diào)峰、錯(cuò)峰，地區(qū)互補(bǔ)，水火互濟(jì)，互為備用，提高抗干擾能力,資源優(yōu)化利用等聯(lián)網(wǎng)綜合效益。聯(lián)網(wǎng)效益，包括錯(cuò)峰、調(diào)峰、水火互濟(jì)、互為備用和減少棄水電量減少發(fā)電裝機(jī)2000萬kW每年綜合節(jié)電1000億 kWh特高壓電網(wǎng)建成后5).節(jié)約輸電走廊由于我國人口眾多，土地資源更加珍貴，將來制約電網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵因素將是輸電走廊問題，由于1000kV電壓級線路每回線輸電容量大的特點(diǎn)，將大量節(jié)約輸電走廊數(shù)目及其占地。 6).經(jīng)濟(jì)性美

4、國比較：1100kV和500kV線路的單位容量的成本比為0.60.7前蘇聯(lián)比較：1150kV和500kV線路鐵塔鋼材為1/3，導(dǎo)線1/2，系統(tǒng)造價(jià)省1015日本 1100kV和800kV線路比較,造價(jià)降低3%。節(jié)約輸電損耗6).短路容量超標(biāo)問題。 1000kV級電壓輸電有利于解決500kV電網(wǎng)中出現(xiàn)的輸變電設(shè)備短路容量超標(biāo)問題。 7)減小運(yùn)輸壓力減輕人口密集區(qū)環(huán)境污染 遠(yuǎn)距離、大容量輸電還可減輕鐵路、公路運(yùn)輸?shù)膲毫Γ瑴p小負(fù)荷中心地區(qū)火電機(jī)群的建設(shè)規(guī)模，減輕火電帶來的環(huán)境污染等。2.反對意見（1）國外特高壓輸電處于低潮或國外廢棄的：日本 用電負(fù)荷負(fù)增長或零增長美國 前蘇聯(lián) 解體（2）特高壓輸電技

5、術(shù)不成熟a 設(shè)備制造技術(shù)b 潛供電流c 過電壓 工頻 操作 雷電d 外絕緣e 電暈損耗 電磁干擾 噪音 研究表明，沒有不可克服的難題（3）上800kV，不上1000kV750 kV 和500kV兩級太近,電壓比僅1.5,一般應(yīng)為22.3 不經(jīng)濟(jì)，輸電容量增加不多 500kV不能解網(wǎng)，電磁環(huán)網(wǎng)多，潮流控制困難，運(yùn)行復(fù)雜性增加（4）只上直流，不上交流特高壓直流適用于超遠(yuǎn)距離大容量的點(diǎn)對點(diǎn)的輸電，在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，它比較經(jīng)濟(jì)，二是無穩(wěn)定問題。不利因素a 它一般只是點(diǎn)對點(diǎn)輸電，中間落點(diǎn)比較復(fù)雜和困難b 多回直流線路集中在一個(gè)地區(qū)落點(diǎn)，一次故障可能造成多個(gè)逆變站閉鎖，對系統(tǒng)造成重大沖擊。c 直流輸電初期故

6、障率較高d 直流輸電換流站接地極電流對交流系統(tǒng)的影響，造成變壓器偏磁，振動(dòng)，發(fā)熱。e 我國是世界上直流線路最多的國家，大量發(fā)展直流輸電的潛在風(fēng)險(xiǎn)必須重視。f 發(fā)展直流必須要有堅(jiān)強(qiáng)的交流電網(wǎng)作支撐，直強(qiáng)交弱，系統(tǒng)是不穩(wěn)定的。特高壓交流和特高壓直流應(yīng)是相輔相成，互為補(bǔ)充，英雄各有用武之地。500kV同塔雙回加串補(bǔ)替代特高壓交流（5） 這種比較，無可比性，不在同一起跑線上。500kV同塔雙回加串補(bǔ)應(yīng)該和1000kV同塔雙回加串補(bǔ)進(jìn)行比較。3.試驗(yàn)示范工程規(guī)劃：1）晉東南南陽荊門線2）淮南上海線二 國外情況前蘇聯(lián)1150kV變電站 三、國外特高壓輸電概況前蘇聯(lián)1150kV線路 三、國外特高壓輸電概況日

7、本1100kV輸電線路 三、國外特高壓輸電概況日本特高壓輸電線路 試驗(yàn)基地位于武漢市江夏區(qū)，占地200畝 （三）整體規(guī)劃及功能已建/在建：特高壓交流試驗(yàn)線段設(shè)備帶電考核場環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室電磁環(huán)境實(shí)驗(yàn)室優(yōu)化調(diào)整：電暈籠7500kV戶外試驗(yàn)場科研培訓(xùn)綜合樓 試驗(yàn)基地位于湖北省武漢市江夏區(qū)鳳凰山南，海拔36m。一期占地面積133400m2，靜態(tài)投資約3.5億元;二期優(yōu)化調(diào)整項(xiàng)目占地面積106560m2，靜態(tài)投資約1.112億元。特高壓交流試驗(yàn)基地為1000kV單回線路提供1.1倍最高工作電壓為1000kV同塔雙回線路提供1.1倍最高工作電壓為特高壓設(shè)備帶電考核場提供1.1倍最高工作電壓特高壓試驗(yàn)電源特

8、高壓交流試驗(yàn)基地特高壓交流試驗(yàn)線段導(dǎo)線的相間和相地距離設(shè)計(jì)成大范圍可調(diào)，可開展多種特高壓塔型的研究和不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)線的電氣、環(huán)境特性的研究。 利用安裝在試驗(yàn)線段上的多功能監(jiān)測裝置，可以將試驗(yàn)線段雷電、污穢、覆冰、振動(dòng)等綜合在線監(jiān)測參數(shù)傳送到中心處理裝置進(jìn)行分析，深入研究線路在線監(jiān)測技術(shù)。特高壓交流試驗(yàn)基地 可對各類套管、 電壓互感器、電流互感器、避雷器、斷路器、隔離開關(guān)、支柱絕緣子、GIS管道等設(shè)備進(jìn)行帶電考核。為保證特高壓設(shè)備安全運(yùn)行、提升特高壓設(shè)備的國產(chǎn)化制造水平、促進(jìn)自主創(chuàng)新提供技術(shù)保障。特高壓設(shè)備帶電考核場特高壓交流試驗(yàn)基地凈空20m25m，配備環(huán)境氣候條件保障系統(tǒng)、交直流電源系統(tǒng)、測量控

9、制系統(tǒng)及輔助裝置。罐內(nèi)最低溫度-19，最低氣壓50kPa，可開展高海拔、重污穢、重覆冰等特殊環(huán)境下外絕緣特性的試驗(yàn)研究，提出海拔5500m范圍內(nèi)的海拔修正系數(shù)和防污閃、防冰閃技術(shù)措施。 環(huán)境氣候?qū)嶒?yàn)室特高壓交流試驗(yàn)基地 電磁環(huán)境實(shí)驗(yàn)室 電磁環(huán)境試驗(yàn)室由測量室（含屏蔽室）和線段試驗(yàn)場組成，配備耦合電容器、工頻電場儀及連續(xù)記錄系統(tǒng)、無線電干擾測量接收機(jī)及配套天線、噪聲探頭及記錄系統(tǒng)、氣象參數(shù)連續(xù)記錄系統(tǒng)，可對特高壓試驗(yàn)線段電磁環(huán)境參數(shù)進(jìn)行全天候、多參數(shù)、長時(shí)間、遠(yuǎn)程自動(dòng)測量。特高壓交流試驗(yàn)基地 可模擬不同天氣條件開展特高壓實(shí)際導(dǎo)線的無線電干擾、可聽噪聲和電暈損失等電暈效應(yīng)水平試驗(yàn)研究；開展不同分裂

10、數(shù)、導(dǎo)線型號、分裂間距等對導(dǎo)線電暈效應(yīng)影響的試驗(yàn)研究。特高壓電暈籠特高壓交流試驗(yàn)基地7500kV戶外試驗(yàn)場 在戶外試驗(yàn)場將建成7500kV長波前時(shí)間沖擊電壓發(fā)生裝置，70m跨度的門型架構(gòu)，可進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)操作沖擊到3000s波前時(shí)間沖擊的空氣間隙放電試驗(yàn)，特高壓塔窗的外絕緣試驗(yàn)，特高壓設(shè)備的外絕緣試驗(yàn)。特高壓交流試驗(yàn)基地試驗(yàn)基地建設(shè)全貌特高壓交流試驗(yàn)基地三過電壓和絕緣配合0 . 前言工作電壓高、輸電距離長、輸送容量大、線路損耗小和線路的充電功率大等特點(diǎn)，使得特高壓系統(tǒng)可能產(chǎn)生嚴(yán)重的工頻過電壓和絕對值相當(dāng)高的操作過電壓。過電壓高，會(huì)對設(shè)備絕緣水平提出很高的要求。而特高壓設(shè)備和線路外絕緣的長空氣間隙的操

11、作沖擊放電電壓和間隙距離的關(guān)系已進(jìn)入飽和區(qū)，特高壓設(shè)備的內(nèi)絕緣耐壓水平的提高也受到限制。這是一對矛盾。特高壓系統(tǒng)過電壓的主要特點(diǎn)1）操作過電壓是特高壓線路和變電站絕緣配合的重要控制因素。因此，要求把特高壓系統(tǒng)操作過電壓的相對值限制至相當(dāng)?shù)偷乃健?00kV電網(wǎng)的操作過電壓水平允許值為2.0p.u.以下,750kV電網(wǎng)的操作過電壓水平允許值為1.8p.u.以下,而1000kV電網(wǎng)的操作過電壓水平允許值要求降至1.7p.u.以下，甚至更低。2）特高壓系統(tǒng)工頻暫時(shí)過電壓的幅值（標(biāo)么值）和500kV電網(wǎng)的相同。但是，要求把工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間縮短。一般情況下持續(xù)時(shí)間0.2s，最大的持續(xù)時(shí)間0.5s。

12、3）雷擊跳閘是特高壓線路跳閘的主要原因，而雷電繞擊跳閘又是特高壓線路雷擊跳閘的主要原因。對特高壓線路的防雷要十分重視，尤其是要重視預(yù)防雷電繞擊導(dǎo)線。 1.內(nèi)過電壓1.1概述1.2工頻暫時(shí)過電壓工頻暫時(shí)過電壓主要由甩負(fù)荷和接地故障引起的。如果甩負(fù)荷和接地故障兩種故障組合在一起，則工頻暫時(shí)過電壓比較嚴(yán)重。三相甩負(fù)荷引起工頻電壓升高的主要原因有下列兩方面：（1）三相甩負(fù)荷后，特高壓輸電線路成為空載線路，流過電源（感性）阻抗和線路電感的電流主要是電容性電流。電容性電流流過電感，會(huì)引起電壓升高，使線路末端出現(xiàn)過電壓 （2）甩負(fù)荷前，線路上輸送潮流，電源電動(dòng)勢高于母線電壓。甩負(fù)荷后的短時(shí)間內(nèi)，電源電動(dòng)勢仍

13、然基本維持原值，變化不大，導(dǎo)致母線電壓和線路末端電壓升高。線路不對稱接地故障，包括單相接地故障和兩相接地故障，會(huì)在線路健全相上引起工頻過電壓。接地故障后線路一端三相分閘引起的工頻暫時(shí)過電壓的幅值決定于故障點(diǎn)的位置、線路長度和電源特性等。過電壓的大小和從故障點(diǎn)向電網(wǎng)看過去的零序阻抗和正序阻抗有關(guān)。限制特高壓線路工頻暫時(shí)過電壓的主要措施是線路裝設(shè)高壓并聯(lián)電抗器，以補(bǔ)償線路電容。工頻暫時(shí)過電壓（TOV）晉南荊特高壓線路的最大工頻過電壓： 母線側(cè)1.3p.u.， 線路側(cè)1.4p.u.。工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間工頻暫時(shí)過電壓特性由其幅值、波形和持續(xù)時(shí)間確定。工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間對設(shè)備絕緣能力和避雷器額定

14、電壓的選擇起著十分重要的作用。為了縮短工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間，特高壓線路兩端斷路器采用聯(lián)動(dòng)分閘。一般情況下兩端斷路器分閘時(shí)間差0.1s?？紤]一側(cè)繼電保護(hù)失靈或斷路器拒動(dòng)，由后備保護(hù)動(dòng)作分閘，最大的時(shí)間差0.5s。因此，幅值較高（1.3p.u.- 1.4p.u）.工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間0.5s。日本特高壓線路較短，無并聯(lián)高壓電抗器，最大工頻過電壓可達(dá)1.5p.u., 為了縮短工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間，日本采用繼電保護(hù)方案，比較復(fù)雜。在確定雙回路同時(shí)甩負(fù)荷，而且分閘側(cè)MOA吸收能量超過預(yù)定值時(shí)，發(fā)出指令使線路對側(cè)（電源側(cè)）斷路器快速分閘，使TOA的持續(xù)時(shí)間僅為0.2s。考慮后備保護(hù)，TOA的持續(xù)時(shí)間

15、僅為0.55s。工頻穩(wěn)態(tài)電壓系統(tǒng)最高電壓的定義母線電壓允許值線路電壓允許值工頻穩(wěn)態(tài)電壓特高壓設(shè)備允許的工頻過電壓幅值和持續(xù)時(shí)間工頻過電壓倍數(shù)1.051.11.151.21.251.31.351.41.5持續(xù)時(shí)間(s)中國變壓器持續(xù)持續(xù)*20中國電抗器持續(xù)36001200180208前蘇聯(lián)設(shè)備1200205沿線電壓控制線路污穢閃絡(luò)持續(xù)時(shí)間功率波動(dòng)引起的電壓升高。非正常解列的電壓升高，在1150kV范圍之內(nèi)，允許20分。1.3非全相諧振過電壓晉-南-荊線交流1000kV輸電示范工程1）晉南荊線高壓電抗器配置方案和容量選擇研究問題的由來1）原設(shè)計(jì)高壓電抗器配置方案1080/720/720/720Mv

16、ar2）考慮：a)線路設(shè)計(jì)長度和實(shí)際長度的差異 b）高壓電抗器容量制造誤差 c）故障狀態(tài)下電網(wǎng)頻率變動(dòng)指出：可能發(fā)生非全相工頻諧振高抗容量選擇原則1）限制特高壓線路的工頻暫時(shí)過電壓在允許范圍之內(nèi)。2）高抗的容量不能過大，以免發(fā)生非全相工頻諧振過電壓，危害設(shè)備安全。3）有利于特高壓線路的無功平衡4）有利于特高壓線路的沿線電壓分布均在合適的范圍內(nèi)。5）每一個(gè)變電所或開關(guān)站最好只有一種規(guī)格的高壓電抗器容量，以減小高壓電抗器備用 用頻率掃描法檢查斷開相電壓 非全相運(yùn)行時(shí)斷開相電壓諧振頻率 原設(shè)計(jì)：南荊線的高抗容量為兩側(cè)各設(shè)1組720Mvar高抗 ，諧振頻率 49.7Hz，和工作頻率很接近，有諧振危險(xiǎn)。

17、 推薦方案線路晉南線南荊線高抗位置晉側(cè)南側(cè)南側(cè)荊側(cè)高抗容量（Mvar）960720720600非全相運(yùn)行時(shí)斷開相電壓諧振頻率南荊線高抗配置720/600 Mvar(-2.5%阻抗誤差) 2）可控電抗器在線路重載時(shí)，線路感性無功和容性無功接近平衡。從無功平衡的角度來看，接在線路上的并聯(lián)高壓電抗器是多余的，需要電源向它供給無功。既增加線路損耗，又不利于無功平衡和電壓控制，甚至影響特高壓線路輸電能力。但是從限制工頻過電壓的角度來看，此并聯(lián)電抗器仍然是必需的，不能退出。這兩方面的要求是矛盾的。 采用可控電抗器，可以隨線路的潮流大小和電壓高低調(diào)整電抗器的容量。在大潮流時(shí)，自動(dòng)減少電抗器的容量。在線路甩負(fù)

18、荷時(shí)，需要限制工頻過電壓時(shí)，可控電抗器快速調(diào)整到最大容量以限制過電壓，因而可以解決上述矛盾。所以可控電抗器是一種比較理想的電抗器?？煽仉娍蛊骺煽仉娍蛊饔衅鋬?yōu)越性，但近期很難提供合適產(chǎn)品。晉南荊線近期可以不采用可控電抗器。可控電抗器1)磁閥式2）變壓器式需要解決的主要問題包括（1）降低電抗器容量調(diào)整的動(dòng)作時(shí)間；（2）減小損耗；（3）減小諧波分量；（4）保持中性點(diǎn)小電抗限制潛供電流的效果?？煽仉娍蛊鞫砹_斯印度我國500kV加拿大 1.4避雷器(MOA)的額定電壓選擇 特高壓避雷器的保護(hù)水平是變電站設(shè)備絕緣配合的基礎(chǔ)。蘇聯(lián)特高壓變電站設(shè)備絕緣水平比日本特高壓變電站設(shè)備絕緣水平高好幾級。其主要原因之一

19、是蘇聯(lián)特高壓避雷器是磁吹式的，其保護(hù)水平遠(yuǎn)高于日本的金屬氧化物避雷器(MOA)的保護(hù)水平。1)傳統(tǒng)的選擇MOA額定電壓Ur的方法MOA的額定電壓UrTOV （MOA安裝處工頻暫時(shí)過電壓），則母線側(cè)MOA的Ur應(yīng)選為828kV，線路側(cè)MOA的Ur應(yīng)選為889kV(1.4p.u.)。 2)新的選擇MOA額定電壓Ur的方法考慮MOA有優(yōu)良的耐受短時(shí)工頻過電壓的能力，線路側(cè)的MOA的額定電壓也可選為828kV(1.3p.u.)。此選擇有利于降低過電壓。 3)我國超高壓和特高壓輸電系統(tǒng)中采用的避雷器的額定電壓 系統(tǒng)標(biāo)稱電壓（kV）母線側(cè)MOA額定電壓（kV）線路側(cè)MOA額定電壓（kV）330300312

20、50042044475060064810008288284)MOA耐受短時(shí)TOV的能力但是MOA不同于磁吹避雷器，它有優(yōu)良的耐受短時(shí)工頻暫時(shí)過電壓的能力。根據(jù)廠家提供的額定電壓為828kV（相當(dāng)于1.3p.u.）的MOA耐受短時(shí)TOV的能力，它可耐受1.4p.u.的TOV持續(xù)時(shí)間9.37s。而特高壓線路的實(shí)際的TOV最大持續(xù)時(shí)間0.5s。因此特高壓線路的線路側(cè)MOA和母線側(cè)MOA的額定電壓一樣，也可選為828kV。5)允許能量驗(yàn)算 計(jì)算表明，在晉南荊線的線路側(cè)，額定電壓為828kV的MOA在最大的工頻暫時(shí)過電壓（TOV）1.4p.u.下吸收的最大能量也僅為 8.6 MJ。遠(yuǎn)低于我國MOA吸收能

21、量的允許值（40 MJ）。允許能量驗(yàn)算在合空線時(shí)若有一相合閘電阻失靈，則該相MOA將吸收較大能量。計(jì)算條件為由南陽合晉南線，南陽側(cè)線路斷路器有一相合閘電阻失靈，晉東南側(cè)MOA最大吸收能量為3.26MJ。即使考慮2次，也僅6.52MJ。也遠(yuǎn)低于MOA吸收能量的允許值。MOA的允許能量無論從工頻過電壓還是操作過電壓考慮，對我國特高壓MOA的允許能量要求值不宜過大。不需要仿照日本（55MJ），可以考慮選用20MJ。實(shí)際要求40MJ。6)MOA主要參數(shù) 避雷器額定電壓 kV828避雷器持續(xù)運(yùn)行電壓 kV638避雷器標(biāo)稱放電電流 kA201/10s 、20kA下，陡波沖擊殘壓 kV17828/20s 、

22、20kA下，雷電沖擊殘壓 kV162030/60s 、2kA下，操作沖擊殘壓 kV14601.5 潛供電流潛供電流包括容性分量和感性分量。容性分量是指健全相電壓通過相間電容向接地故障點(diǎn)提供的電流。容性分量和線路運(yùn)行電壓有關(guān)，和線路上的故障點(diǎn)位置無關(guān)。感性分量是健全相上的電流經(jīng)相間互感在故障相上產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，感性分量和線路健全相電流有關(guān)，而且和線路上的故障點(diǎn)位置有關(guān)。 1)線路潛供電流產(chǎn)生的原理圖 2)限制措施中性點(diǎn)小電抗相當(dāng)于加裝了相間電抗，補(bǔ)償相間電容，減小相間電容耦合，從而顯著減小潛供電流容性分量。并聯(lián)高壓電抗器和中性點(diǎn)小電抗的等效電抗圖能否使特高壓線路的潛供電弧快速熄滅，和能否保證特高

23、壓系統(tǒng)穩(wěn)定安全運(yùn)行密切相關(guān)。特高壓線路單相重合閘的無電流間歇時(shí)間又取決于線路潛供電弧燃弧時(shí)間。3)無電流間歇時(shí)間計(jì)算 t=0.25(0.1 Is+1)。 式中Is為潛供電流（有效值），單位為A。此經(jīng)驗(yàn)公式的缺點(diǎn)是不考慮線路有高抗補(bǔ)償和無高抗補(bǔ)償?shù)牟町?，未考慮恢復(fù)電壓大小對無電流間歇時(shí)間的影響。模擬試驗(yàn)研究提出潛供電弧自滅時(shí)限推薦值（概率保證值90%）：有高抗補(bǔ)償?shù)木€路，恢復(fù)電壓梯度為815kV/m10A 0.1s；20A 0.1s；30A 0.180.22s。潛供電弧熄滅后的弧道介質(zhì)恢復(fù)時(shí)間為0.04s以上，一般可選為0.1s。潛供電弧熄滅后的無電流間歇時(shí)間所留的裕度可選為0.1s。潛供電弧熄

24、滅特性模擬試驗(yàn)日本模擬試驗(yàn)中國模擬試驗(yàn)4）特高壓線路技術(shù)難題之一不少人認(rèn)為，特高壓線路長，運(yùn)行電壓高，相間電容大，相間電容耦合強(qiáng)，潛供電流會(huì)顯著增大，恢復(fù)電壓會(huì)很高，電弧熄滅時(shí)間會(huì)很長，是特高壓輸電的一個(gè)技術(shù)難題。特高壓線路的導(dǎo)線一般為8分裂至10分裂，分裂導(dǎo)線直徑較大，這會(huì)導(dǎo)致相間電容增大。但是特高壓線路相間距離也增大，它又使相間電容減小。兩者的作用互相抵消，實(shí)際上特高壓線路的相間電容不會(huì)顯著增大。特高壓線路故障相上的恢復(fù)電壓絕對值會(huì)增大，但特高壓線路的絕緣子串長度和相應(yīng)的絕緣間隙距離也增大，因此，潛供電弧弧道上的恢復(fù)電壓梯度并不會(huì)顯著增大。5）潛供電流和恢復(fù)電壓利用并聯(lián)電抗器中性點(diǎn)小電抗可

25、以把最大潛供電流限制在12A，最大恢復(fù)電壓梯度限制在47.6kV/m。單相重合閘無電流間歇時(shí)間可限制在1s內(nèi)。不需要仿照日本裝設(shè)高速接地開關(guān)。 6）日本高速接地開關(guān)（HSGS）的操作過程原理圖 高速接地開關(guān)操作過程示意圖1.6操作過電壓操作過電壓水平：330kV 2.2 p.u.550kV 2.0 p.u.750kV 1.8 p.u.1000kV 1.7 p.u.1.6.1操作過電壓按其起因分類 合空線和單相重合閘過電壓； 單相接地故障過電壓； 切除短路故障電流分閘過電壓；單相接地三相分閘過電壓。隔離開關(guān)操作過電壓（或稱為陡波前過電壓，特快速瞬態(tài)過電壓，VFTO(very fast trans

26、ient overvoltage) ）。 1.6.2晉南荊線合空線過電壓沿線最大的2過電壓為1.66p.u.，變電所母線側(cè)為1.52p.u.。合空線變電所母線側(cè)相間最大過電壓小于2.9p.u.。它是對晉-南-荊線路的絕緣配合起決定性作用的過電壓類型。合閘電阻合閘電阻接入和退出（合閘電阻短接）兩個(gè)過程都會(huì)產(chǎn)生過電壓。在接入時(shí)，合閘電阻愈大過電壓愈低；在退出時(shí)，合閘電阻愈大過電壓愈高。在兩個(gè)過程中，合閘電阻阻值對過電壓的影響是相反的。合閘電阻阻值400600。1.6.3單相重合閘過電壓一般低于合閘過電壓。1.6.4晉南荊線單相接地故障過電壓無法限制。在日本，它對絕緣水平選擇起控制作用。最大為1.5

27、8p.u.，對絕緣水平選擇不起控制作用。1.6.5切除短路故障分閘過電壓切除短路故障在健全線路上的分閘過電壓沿線分布 切除短路故障分閘過電壓 切除短路故障在相鄰線路上引起的沿線最大的2分閘過電壓為1.66p.u. （單相接地）、1.76p.u.（兩相接地）和1.79p.u.（三相接地）。 分閘電阻采用分閘電阻可以降低此過電壓。最大的健全線路上的分閘過電壓降至1.56.u.。計(jì)算中分閘電阻以700計(jì)。 分閘電阻對晉南荊線，由于是直通線，斷路器可以不裝分閘電阻。 線路向北延伸至陜北，向東南延伸至武漢，切除短路故障在相鄰線路上的過電壓可高達(dá) 2.10 p.u.,它將可能使相鄰線路絕緣閃絡(luò)，有使事故擴(kuò)

28、大的危險(xiǎn)性。 分閘電阻如裝分閘電阻，可僅在晉南線的晉側(cè)的斷路器上裝分閘電阻，其余地方的斷路器均不裝分閘電阻。 分閘電阻若制造廠生產(chǎn)帶分閘電阻的斷路器有困難，價(jià)格過高，也可以不裝分閘電阻。因?yàn)橹辉趦上嘟拥毓收虾腿嘟拥毓收蠒r(shí)分閘過電壓超過線路絕緣設(shè)計(jì)值，而兩相接地故障和三相接地故障發(fā)生的概率很小。而且其最大過電壓發(fā)生于線路上，不是在變電站內(nèi)。它可能造成線路絕緣閃絡(luò)，線路斷路器分閘，但一般不會(huì)造成變電站設(shè)備損壞。分閘電阻綜合考慮:1)分閘過電壓2)斷路器恢復(fù)電壓3)制造廠生產(chǎn)能力和價(jià)格1.6.6確定帶電作業(yè)安全距離過電壓帶電作業(yè)時(shí)，重合閘退出，單相接地就會(huì)引起三相分閘。確定帶電作業(yè)安全距離的過電壓

29、主要是單相接地三相分閘過電壓和故障清除分閘過電壓以及接地故障過電壓。不是合空線過電壓或單相重合閘過電壓最大的單相接地三相分閘過電壓單相接地三相分閘過電壓和線路長度、電源特性、故障點(diǎn)位置等有關(guān)。當(dāng)無分閘電阻時(shí)，較長線路的分閘過電壓可能大于合閘空線過電壓。線路斷路器帶分閘電阻時(shí)，可以降低此過電壓。晉-南-荊線路進(jìn)行帶電作業(yè)時(shí)，若斷路器無分閘電阻，最大的單相接地三相過電壓為1.71p.u.；帶700分閘電阻時(shí)為1.66p.u.。1.6.7合閘電阻 線路斷路器合閘電阻為400600，其合閘過電壓較低。合閘電阻吸收能量要求值和電阻值成反比，400的能量要求值比600的大50。兼顧過電壓和合閘電阻能量的要

30、求，建議合閘電阻可選為500或者600。合空線時(shí)，沿線最大相地2過電壓及電阻允許能量和合閘電阻值的關(guān)系 合閘側(cè)合閘電阻值（）300400500600700合晉南線過電壓（p.u.）南陽1.651.641.651.661.66合南荊線過電壓 (p.u.)南陽1.601.601.61 合閘電阻的允許能量（MJ）69.952.441.935.030.0合閘電阻接入時(shí)間對沿線最大的2合閘過電壓有明顯影響。建議考慮稍增加合閘電阻接入時(shí)間為10.51.5ms（即912ms），或101ms（即911ms）。 1.6.8過電壓計(jì)算水平晉南荊線線路相-地操作過電壓計(jì)算水平可選為1.7p.u.，變電所相-地操作過

31、電壓計(jì)算水平可選為1.6p.u.。變電所相-相操作過電壓計(jì)算水平可選為2.9p.u.。過電壓類型線路變電站母線工頻暫時(shí)過電壓1.381.27操作過電壓合空線過電壓1.661.52單相重合閘過電壓1.611.52接地故障過電壓1.471.45切除短路故障分閘過電壓單相接地1.66 (1.37)1.52 (1.36)兩相接地1.76(1.50)1.54(1.42)三相接地1.79(1.51)1.56(1.41)單相接地三相分閘過電壓1.71(1.66)1.55(1.53)注：在操作過電壓數(shù)據(jù)中，括號外和括號內(nèi)的值分別代表無分閘電阻和有分閘電阻（700）的條件下的過電壓。1.6.9南陽合南晉空線操作

32、的統(tǒng)計(jì)波頭時(shí)間的分布波頭時(shí)間Tf(ms) 合空線過電壓的Tf最小在3000s以上 長波前操作波下的外絕緣放電電壓顯著高于250 ms標(biāo)準(zhǔn)波前或臨界波前下的放電電壓。在絕緣配合時(shí)需要予以考慮。操作沖擊電壓的Tf可以選為1000s。 。 1.9.華東交流1000kV輸電示范工程過電壓研究華東交流1000kV輸電示范工程由淮南至皖南（320.4km）、皖南至浙北（151.0km）和浙北至上海(165km)三段組成。華東1000kV系統(tǒng)示意圖 高壓電抗器淮皖線皖浙線浙上線高抗容量（Mvar）2720600720高抗補(bǔ)償度（%）82.973.380.5小電抗（）80011008001、工頻暫時(shí)過電壓1）

33、單回三相甩負(fù)荷（或稱三相無故障跳閘）；2）單回線路末端單相接地，線路末端三相分閘；3）單回線路末端兩相接地，線路末端三相分閘；4）雙回線路末端三相甩負(fù)荷。最大工頻暫時(shí)過電壓華東特高壓線路最大工頻暫時(shí)過電壓較低，小于1.3p.u.。工頻暫時(shí)過電壓持續(xù)時(shí)間一般 t0.2s 采用斷路器聯(lián)動(dòng)，比日本的繼電保護(hù)方案簡單后備保護(hù) t0.5s2、單相接地故障時(shí)潛供電流考慮2019年大方式，最大潛供電流約為14.28A，最大恢復(fù)電壓為47.45kV?？諝忾g隙長度以7m計(jì)，相應(yīng)的恢復(fù)電壓梯度為6.8kV/m?？紤]遠(yuǎn)期大方式，雙回線路輸送潮流11403MW+j3944 Mvar，最大潛供電流約為23.99A，最大

34、恢復(fù)電壓為79.77kV，相應(yīng)的恢復(fù)電壓梯度為11.4kV/m。單相重合閘無電流間歇時(shí)間可取1s 。小電抗選擇絕大部分故障為單相接地故障。選擇小電抗值時(shí)應(yīng)根據(jù)單相接地故障時(shí)的Is和小電抗Xn的關(guān)系來確定最佳值。絕大部分時(shí)間為雙回運(yùn)行。潛供電弧熄滅的保證概率為90，不宜為出現(xiàn)概率很小的運(yùn)行方式而犧牲絕大部分時(shí)間的運(yùn)行方式的安全性能。小電抗選擇同塔雙回線路單回運(yùn)行時(shí)，單相接地故障時(shí)的最大潛供電流要大一些。其最佳的小電抗值也有所不同。但是，單回運(yùn)行的時(shí)間較短，小電抗值選擇仍以雙回線路運(yùn)行狀態(tài)下單相接地故障潛供電流限制為依據(jù)。皖南浙北線潛供電流與中性點(diǎn)小電抗值的關(guān)系曲線 浙北上海線潛供電流與中性點(diǎn)小電

35、抗值的關(guān)系曲線 不換位線路潛供電流如果同塔雙回線路為不換位線路，不同相間的電容值是不同的，中性點(diǎn)小電抗就不可能完全補(bǔ)償相間電容，因而限制潛供電流的作用就減弱，單相接地故障時(shí)的潛供電流就比換位線路的大。 線路不換位時(shí)的潛供電流和恢復(fù)電壓 運(yùn)行方式線路潛供電流（A）恢復(fù)電壓（kV）雙回運(yùn)行淮南皖南89.85274.67皖南浙北39.01213.26浙北上海43.50256.06一回運(yùn)行一回停運(yùn)淮南皖南121.26412.39皖南浙北50.45293.45浙北上海55.98356.43雙回兩相同名相或異名相故障時(shí)的恢復(fù)電壓和潛供電流雙回兩相同名相或異名相故障時(shí)的恢復(fù)電壓和潛供電流明顯大于單相接地故障

36、時(shí)的潛供電流和恢復(fù)電壓。潛供電流可66.44A，恢復(fù)電壓可達(dá)217.6kV。特高壓線路發(fā)生雙回同名相或異名相故障的概率極低，幾乎是不可能。此狀態(tài)下的潛供電流可以不考慮。3、高速接地開關(guān)HSGS僅考慮單相接地故障時(shí)的最大潛供電流，不考慮特高壓線路發(fā)生雙回同名相或異名相故障的潛供電流?？梢圆徊捎肏SGS.4、非全相工頻諧振過電壓華東特高壓線路非全相運(yùn)行時(shí)沒有出現(xiàn)過高的工頻諧振過電壓。 5、回運(yùn)行，回停運(yùn)，回路間的耦合電壓和電流（有效值） 運(yùn)行方式線路耦合電壓靜電分量耦合電流靜電分量耦合電壓電磁分量耦合電流電磁分量2019年大方式淮皖線105.8427.687.7693.73皖浙線67.5712.3

37、85.49111.03浙上線88.4913.114.43101.90遠(yuǎn)期大方式淮皖線151.7140.2125.65313皖浙線78.9714.4411.96310浙上線105.6415.6912.96308500kV接地開關(guān)B類額定值5050252001000kV接地開關(guān)推薦額定值160（150）5025320（300）7、操作過電壓主要包括下列幾種：a）合空線和單相重合閘過電壓；b）單相接地故障過電壓。c）清除故障分閘過電壓，7.1合特高壓空載線路過電壓 合華東特高壓空載線路的最大沿線2過電壓為1.45p.u.。線路兩端（變電所）的最大的相地統(tǒng)計(jì)過電壓為1.45p.u.，最大的相間過電壓為

38、2.34p.u.。7.2單回單相重合閘過電壓單回單相重合閘過電壓小于合空線過電壓。雙回兩相同名相或異名相重合閘的過電壓雙回兩相同名相或異名相重合閘的過電壓，高于單相重合閘過電壓。雙回兩相同名相重合閘過電壓高于異名相重合閘的過電壓。雙回兩相同名相重合閘最大過電壓為1.72p.u.。特高壓同塔雙回線路雙回同時(shí)故障跳閘的概率無論從防雷計(jì)算結(jié)果來看，還是從我國500kV同塔雙回線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和日本1000kV同塔雙回線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，可以認(rèn)為我國特高壓同塔雙回線路雙回同時(shí)故障跳閘的概率接近于零。在限制過電壓和潛供電流以及絕緣配合時(shí)可以不予考慮。7.3單相接地故障過電壓最大的單相接地故障過電壓為1.5

39、2p.u.。2LG接地過電壓對我國絕緣配合無太大實(shí)際意義。 7.4清除故障分閘過電壓切除不同類型故障分閘過電壓沿線分布皖浙線故障切除皖浙線單相接地、兩相接地和兩相短路三種類型故障，在相鄰的淮皖線上產(chǎn)生的故障清除分閘過電壓的沿線分布見下圖 清除皖浙線不同類型故障時(shí)，淮皖線上的過電壓沿線分布不同故障位置時(shí)故障清除過電壓在皖浙線靠近皖南側(cè)故障時(shí)，在相鄰的淮皖線上的故障清除過電壓最大。一般而言，愈靠近母線，短路電流愈大，清除故障過電壓愈高。清除不同類型故障沿線最大統(tǒng)計(jì)過電壓 系統(tǒng)接線故障類型沿線最大的統(tǒng)計(jì)過電壓（p.u.）212單相接地故障1.58兩相接地故障（不帶分閘電阻）1.96兩相短路故障1.8

40、4注： 2-1-2方式是指淮皖線和浙上線均為雙回線，皖浙線為單回線。 斷路器分閘電阻對故障清除過電壓的影響 如果采用斷路器分閘電阻來限制清除故障分閘過電壓。清除兩相短路不接地故障分閘過電壓可.降至1.6 p.u.以下。7.5特高壓線路過電壓的歸納過電壓類型合閘和分閘電阻淮皖線皖浙線浙上線工頻暫時(shí)過電壓1.17操作過電壓合空線和單相重合閘過電壓合閘電阻6001.45雙回兩相重合閘過電壓合閘電阻6001.72單相接地過電壓1.54清除故障分閘過電壓無分閘電阻1.58(切除單相接地故障)1.96(切除兩相接地故障)1.84(切除兩相短路不接地故障)分閘電阻7001.59(切除兩相接地故障)如果不考慮

41、出現(xiàn)概率非常小的切除兩相接地短路和三相接地故障健全線路分閘過電壓，華東特高壓線路的操作過電壓水平可以1.7p.u.計(jì)，變電所的操作過電壓水平可以1.6p.u.計(jì)。在不考慮出現(xiàn)概率非常小的清除兩相接地、兩相短路和三相接地故障健全線路分閘過電壓的前提下，華東特高壓同塔雙回線路的實(shí)際操作過電壓水平在1.6p.u.以下，操作過電壓計(jì)算水平以1.6p.u.計(jì)也是可以的。這樣，華東特高壓線路的操作過電壓計(jì)算水平將低于中線特高壓線路的操作過電壓計(jì)算水平。我國特高壓線路將出現(xiàn)兩個(gè)操作過電壓計(jì)算水平。5. 特高壓線路雷電性能研究兩個(gè)特點(diǎn) ：1）特高壓線路的絕緣水平很高，雷擊避雷線或塔頂而發(fā)生反擊閃絡(luò)的可能性較低

42、；2）特高壓線路桿塔較高，較易發(fā)生繞擊。蘇聯(lián)特高壓線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)前蘇聯(lián)特高壓線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，雷擊跳閘是線路跳閘的主要原因。在1985年至1994年十年期間，特高壓線路雷擊跳閘高達(dá)16次，占其總跳閘次數(shù)的84。雷擊跳閘的主要原因是雷直接繞擊于導(dǎo)線 。日本特高壓線路降壓500運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)事故原因67次 屬雷擊1次 屬暴雪桿塔比例耐張塔 74 %直線塔 26事故桿塔耐張塔 59次(94%)直線塔 4次(6%)（2次平原，2次山區(qū)，全為中相）地線保護(hù)角（）耐張塔 6直線塔 5 .1地形平原 5次丘陵 1次山區(qū) 57次相線位置上導(dǎo)線 33次中導(dǎo)線 26次下導(dǎo)線 11次事故類型1LG 60次2LG 6次重

43、合閘成功65次不成功3次雷電流極性和幅值正極性2次，負(fù)極性27次正極性I25kA, 負(fù)極性I61kA日本經(jīng)驗(yàn)日本特高壓線路和其500kV線路一樣，均采用負(fù)的地線保護(hù)角日本1000kV線路是同塔雙回線路，降壓500kV 運(yùn)行。自1993年投運(yùn)至2019年9月，一共發(fā)生68次跳閘故障，其中67次是雷擊跳閘，占其總跳閘次數(shù)的98。根據(jù)日本雷電定位系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)分析，雷擊跳閘的主要原因仍然是繞擊。日本采用負(fù)的地線保護(hù)角防繞擊的效果不很理想，可能和日本UHV線路桿塔相對較高，沿線經(jīng)過山區(qū)，線路轉(zhuǎn)角耐張塔的保護(hù)不合理有關(guān)。我國500kV線路經(jīng)驗(yàn)我國雷電定向定位儀記錄的數(shù)據(jù)也表明，我國500kV線路雷擊跳閘

44、的主要原因是繞擊跳閘。 5.1預(yù)期雷擊跳閘率1000kV線路的雷擊跳閘率預(yù)期雷擊跳閘率應(yīng)低于500kV線路的雷擊跳閘率，后者可按前者的70左右考慮，即大約0.1次/100kma。5.2雷電性能的計(jì)算方法和計(jì)算條件規(guī)程法 國際上較通用的方法 電氣幾何模型（EGM） 先導(dǎo)傳播模型（LPM）式中Im為繞擊雷電流幅值；Zc為導(dǎo)線波阻抗；Em為工作電壓幅值。5.3單回線路雷擊跳閘率計(jì)算交流1000kV輸電線路防雷性能研究單回線路桿塔典型塔型 交流1000kV輸電線路防雷性能研究(a) 貓頭塔 (b) 酒杯塔線路防雷1000kV線路的預(yù)期雷擊跳閘率為0.1次/100kma 0.14次/100km.a。 反

45、擊跳閘率很低，占總的雷擊跳閘率的比例也很小。以繞擊為主。從理論計(jì)算的數(shù)值來看，特高壓同塔雙回線路的反擊同時(shí)跳閘率計(jì)算值非常低，但有可能，數(shù)學(xué)概念。但是從我國全國500kV同塔雙回線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和日本1000kV同塔雙回線路的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來看，可以認(rèn)為其概率為零。地面傾斜角對繞擊跳閘率有很大的影響。地面傾斜角增加，繞擊跳閘率快速增加。減小地線保護(hù)角可顯著地降低繞擊跳閘率。同塔雙回線路傘型塔的繞擊跳閘率低于鼓型塔的，V串傘型塔的繞擊跳閘率最低，中相V型串塔的繞擊跳閘率次低。平原地區(qū)，地線保護(hù)角宜在1以下；丘陵和山區(qū)，地線保護(hù)角宜在-4以下。但是地線保護(hù)角減小對防雷有利，全部桿塔地線保護(hù)角均小于-4也是

46、可以的 。單回線路反擊雷擊跳閘率計(jì)算單回1000kV線路的反擊跳閘率均很低，在0.0045次100kma以下，只占預(yù)期雷擊跳閘率的4.7%。所以對于1000kV單回線路，反擊不是引起雷擊跳閘的主要原因。交流1000kV輸電線路防雷性能研究繞擊跳閘率計(jì)算對于特高壓的線路，造成雷擊跳閘的主要原因是雷電繞擊導(dǎo)線。而降低繞擊跳閘率最有效的措施是降低地線保護(hù)角，尤其是山區(qū)的特高壓的線路。交流1000kV輸電線路防雷性能研究導(dǎo)線三角排列（邊相I串）,線路繞擊跳閘率（次/100kma）地線間距(m)地線保護(hù)角() 地面傾斜角()0102030264.905.6610-45.5710-20.7143283.3

47、003.0410-20.4869301.6001.5310-20.3191320.0007.2510-30.216534-1.7003.0910-30.1208交流1000kV輸電線路防雷性能研究導(dǎo)線水平排列（邊相I串）,線路繞擊跳閘率（次/100kma） 地線間距(m)地線保護(hù)角() 地面傾斜角()010203039.0127.7004.8810-20.719241.0125.3001.8610-20.397143.0122.8005.5010-30.201945.0120.4001.2510-30.089747.012-2.00000.035749.012-4.20000.0117交流10

48、00kV輸電線路防雷性能研究繞擊跳閘率計(jì)算地面傾斜角對繞擊跳閘率有很大的影響。交流1000kV輸電線路防雷性能研究繞擊跳閘率計(jì)算如果全線地面傾斜角都在20以下，無論是酒杯塔還是貓頭塔，地線保護(hù)角5，其繞擊跳閘率均較小，在0.06次100kma以下，能滿足預(yù)期的雷擊跳閘率的要求。如果全線地面傾斜角達(dá)30，地線保護(hù)角5，則繞擊跳閘率高達(dá)0.7次100kma（貓頭塔）和0.4次100kma（酒杯塔），高于預(yù)期雷擊跳閘率。交流1000kV輸電線路防雷性能研究繞擊跳閘率計(jì)算特高壓線路地線保護(hù)角的選擇可依據(jù)沿線地形和地面傾斜角的變化而有所區(qū)分。對于地面傾斜角小于20的地區(qū)，地線保護(hù)角可選為4以下。對于地面

49、傾斜角大于20的山區(qū)，地線保護(hù)角宜2。交流1000kV輸電線路防雷性能研究為此，我國特高壓線路，對于平原地區(qū)，貓頭塔的地線保護(hù)角5。對于山區(qū)，酒杯塔的地線保護(hù)角5。 線路雷電繞擊跳閘率（次/100km.a）塔型地面傾斜角()0102030ZBS2（酒杯塔）004.810-90.019ZMP2（貓頭塔）00.0060.1080.618增大兩地線之間的距離的影響增大兩地線之間的距離，可能造成雷電繞擊中相導(dǎo)線。但是能夠穿越兩側(cè)地線繞擊到中相導(dǎo)線的雷電流幅值較?。↖5.04 kA ），遠(yuǎn)不夠引起絕緣閃絡(luò)，也不會(huì)引起線路跳閘。交流1000kV輸電線路防雷性能研究可能繞擊中相導(dǎo)線的最大雷電流(EGM)塔型

50、兩地線間距(m)導(dǎo)線和地線的垂直距離h (m)）繞擊中相導(dǎo)線的最大雷電流(k A)ZBS257.6157.9138.8ZMP229.4132.7112.8三根地線的防雷效果 第三根地線的作用之一在于增大地線的分流和耦合作用，降低雷擊地線或塔頂時(shí)的桿塔塔頂和橫擔(dān)的電位升高和絕緣間隙上的雷電過電壓，可降低反擊跳閘率。 交流1000kV輸電線路防雷性能研究三根地線的防雷效果但是，特高壓線路的反擊跳閘率本來就很低，采用三根地線的作用僅僅是錦上添花，對降低總的雷擊跳閘率沒有明顯作用。 交流1000kV輸電線路防雷性能研究第三根地線的另一作用是第三根地線可以避免中相導(dǎo)線受繞擊或降低中相導(dǎo)線繞擊電流。對降低

51、變電所雷電侵入波過電壓有利，但對降低線路繞擊跳閘率沒有作用。交流1000kV輸電線路防雷性能研究導(dǎo)線下方的屏蔽地線的防雷效果 在導(dǎo)線下方設(shè)置屏蔽地線或旁置地線，可減小邊相導(dǎo)線或同塔雙回線路下導(dǎo)線的繞擊率。在沿線地面傾斜角較小的情況（例如=10）下，此方法的作用很小。在地面傾斜角度較大時(shí)，例如=30，它可降低繞擊跳閘率3040%。 交流1000kV輸電線路防雷性能研究計(jì)算雷繞擊線路導(dǎo)線幾率的電氣幾何模型示意圖我國特高壓線路，對于平原地區(qū)，計(jì)劃使用貓頭塔，地線保護(hù)角5。對于山區(qū)，計(jì)劃使用酒杯塔，地線保護(hù)角5。 2)線路雷電繞擊跳閘率（次/100km.a）(EGM)塔型地面傾斜角()0102030Z

52、BS2004.810-90.019ZMP200.00580.1080.618無論平原地區(qū)（地面傾斜角=0）的貓頭塔，還是山區(qū)（地面傾斜角=20）的酒杯塔，雷電繞擊跳閘率基本上均在允許范圍之內(nèi)。單回線路雷擊跳閘率單回1000kV線路的反擊跳閘率均很低，在0.0045次100kma以下。只占預(yù)期雷擊跳閘率的4.7%。所以對于1000kV單回線路，反擊不是引起雷擊跳閘的主要原因。繞擊跳閘率計(jì)算采用電氣幾何模型來計(jì)算雷電繞擊跳閘率。 計(jì)算雷繞擊線路導(dǎo)線幾率的電氣幾何模型示意圖 計(jì)算雷繞擊線路導(dǎo)線幾率的電氣幾何模型示意圖單回1000kV線路貓頭塔的繞擊跳閘率低于酒杯塔的繞擊跳閘率高。I串的繞擊跳閘率低于

53、V串的繞擊跳閘率。地面傾斜角對繞擊跳閘率有很大的影響。地線保護(hù)角的要求建議1000kV線路的地線保護(hù)角度不要一刀切。要隨沿線地面傾斜角的變化而提出不同的地線保護(hù)角的要求。例如平原地區(qū)（10），地線保護(hù)角宜在10以下；山區(qū)（1020），地線保護(hù)角宜在5（貓頭塔）或6（酒杯塔）以下。5.4同塔雙回雷擊跳閘鼓型 傘型 V型串傘型 收腰型 5.4同塔雙回雷擊跳閘1）同塔雙回線采用平衡高絕緣方式。2）同塔雙回線折合至單回線的雷電反擊跳閘率，為0.004560.00657次/100kma，遠(yuǎn)低于預(yù)期的雷電跳閘率。反擊跳閘率很低。占總的雷擊跳閘率的比例也很小。 繞擊跳閘率由于同塔雙回線路桿塔較高，其大地屏蔽

54、效應(yīng)要比一般的單回路相對弱一些。在相同的保護(hù)角下，其繞擊跳閘率要高一些。 地線保護(hù)角在地面傾斜角10地區(qū)，繞擊跳閘率也達(dá)0.130.14次/100kma，高于預(yù)期的雷電跳閘率。所以希望進(jìn)一步降低保護(hù)角。地線保護(hù)角降到0，在地面傾斜角10地區(qū)，繞擊跳閘率可降到0.060.07次/100kma，可以達(dá)到預(yù)期的雷電跳閘率的要求。6.變電所和開關(guān)站雷電侵入波過電壓研究基本參數(shù)和原則1）重點(diǎn)研究進(jìn)線段（大約2km）近區(qū)雷擊 2）考慮的運(yùn)行方式包括：正常運(yùn)行方式：單線單變雙母線（雙斷路器和單斷路器）；特殊運(yùn)行方式：單線方式（線路斷路器開斷）。單線方式下的過電壓最嚴(yán)重，但此方式出現(xiàn)的概率很小。3）雷電流幅值

55、：反擊：250kA（正常運(yùn)行方式），230kA(單線方式)；繞擊：由電氣幾何模型計(jì)算確定，地面傾斜角以10計(jì)，最大繞擊電流為23kA。4）桿塔沖擊接地電阻7。5）采用IEC60071-2推薦值，特高壓變電站設(shè)備內(nèi)絕緣的安全裕度取為15%，外絕緣安全裕度5%。由于單線方式出現(xiàn)的概率非常小，單線方式下的設(shè)備內(nèi)絕緣安全裕度可適當(dāng)放寬，取為1015%。使用統(tǒng)計(jì)法計(jì)算的我國特高壓變電站平均無雷電故障時(shí)間取1500年。限制雷電侵入波過電壓的主要措施1）在變電站合理布置MOA。2）提高進(jìn)線段線路的防雷性能，包括降低最大繞擊電流值和提高防反擊的耐雷水平。 為了減小繞擊電流，特高壓變電站的進(jìn)線段均采用地線保護(hù)角

56、5的酒杯塔?？紤]變電站的重要性，為了避免中相導(dǎo)線受繞擊，對2km的進(jìn)線段酒杯塔增設(shè)第三根地線?？紤]導(dǎo)線和地線的懸掛點(diǎn)高度，邊相最大繞擊電流為17kA；考慮導(dǎo)線和地線的平均高度，邊相最大繞擊電流為10kA。研究的主要結(jié)論晉東南GIS雷電侵入波過電壓研究 特高壓線路的絕緣水平相當(dāng)高，雷擊地線或桿塔造成絕緣反擊閃絡(luò)的概率很小。特高壓變電站較高幅值的雷電侵入波過電壓主要來自進(jìn)線段近區(qū)繞擊。限制特高壓變電站雷電侵入波過電壓的主要措施有兩個(gè)：一是在設(shè)備附近安裝MOA，二是減小進(jìn)線段線路的地線保護(hù)角，限制進(jìn)線段最大繞擊電流。它們都可以降低GIS（氣體絕緣封閉電器）和HGIS（混合式氣體絕緣封閉電器）變電站設(shè)

57、備上的最大雷電侵入波過電壓。MOA布置方案2，高抗、線路CVT和GIS斷口共用1組MOA保護(hù)，可節(jié)省1組MOA。由于GIS內(nèi)的MOA價(jià)格很高，大約1500萬/1組，每回出線節(jié)省1組MOA可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益。最大繞擊電流達(dá)18kA( 晉東南GIS)和13kA(荊門HGIS)，其相應(yīng)的最大雷電侵入波過電壓分別為2090kV和2096kV。MOA布置方案2的防雷效果不如方案1。改變進(jìn)線段線路的地線保護(hù)角至5，并且采用2km的進(jìn)線段酒杯塔增設(shè)第三根地線以防雷電繞擊中相導(dǎo)線,最大繞擊電流可限制為13kA以下，HGIS上的最大雷電過電壓為2096kV，安全裕度為14.5，也可滿足防雷要求。HGIS荊門變

58、電所雷電侵入波研究南陽HGIS開關(guān)站雷電侵入波研究1）在線路進(jìn)HGIS串套管處安裝一組MOA，并把CVT搬至此處，可有效降低單線運(yùn)行方式侵入波過電壓。2）在HGIS管道與套管連接處安裝一組GIS避雷器和CVT，也可有效地降低單線運(yùn)行方式侵入波過電壓，但費(fèi)用較高。隔離開關(guān)和接地開關(guān)的絕緣雷電沖擊耐電壓本期母線上無CVT。隔離開關(guān)和接地開關(guān)的絕緣實(shí)際雷電沖擊耐受電壓遠(yuǎn)高于2550kV。因此，隔離開關(guān)和接地開關(guān)的絕緣雷電沖擊耐電壓可選為2550kV。在此基礎(chǔ)上，母線上只需一支MOA就可滿足要求。 減小避雷線保護(hù)角建議減小避雷線保護(hù)角，從而減小繞擊電流，達(dá)到減小繞擊過電壓的目的。 1、華東特高壓變電站

59、1000kV運(yùn)行雷電侵入波過電壓研究 浙北站特高壓進(jìn)線段桿塔進(jìn)線段繞擊電流 變電站名稱桿塔編號#1#2#3#4#5#6地面傾斜角()000000淮南最大繞擊電流(kA)2021.621.621.619.819.8計(jì)算電流(kA)212222222121皖南最大繞擊電流(kA)23.523.521.322.921.320.9計(jì)算電流(kA)242422232221浙北最大繞擊電流(kA)21.419.921.921.92621.4計(jì)算電流(kA)222123232723滬西最大繞擊電流(kA)17.521.321.321.321.321.3計(jì)算電流(kA)182222222222特高壓變電站避雷

60、器（MOA）布置特高壓變電站MOA布置特高壓變電站的MOA基本布置為：母線各裝一組MOA；變壓器側(cè)各裝一組MOA；帶有高抗的線路，高抗與CVT共用一組MOA；不帶高抗的線路，CVT側(cè)布置一組MOA。運(yùn)行方式考慮到特高壓站的重要性，研究中按照正常運(yùn)行和非正常運(yùn)行選擇運(yùn)行方式：正常運(yùn)行方式按照N-1、N-2方式選擇；非正常運(yùn)行方式為單線運(yùn)行方式；反擊侵入波過電壓正常運(yùn)行方式：偏嚴(yán)考慮，反擊雷電流選250kA，反擊侵入波過電壓均在絕緣允許范圍內(nèi)；非正常運(yùn)行方式：考慮到出現(xiàn)的概率的，反擊雷電流取230kA，反擊侵入波過電壓主要以感應(yīng)電壓為主，幅值較低，在絕緣允許范圍內(nèi)。反擊過電壓較低的原因：特高壓桿塔